Способ автоматической сортировки продукции по морфологическим признакам

.7 38642/28-12 В 07 С 5/ с присоединением заявки Я оударственный комнтет СССР о делам изаоретеннй н открытий(23) Приоритет Опубликовано ктллетень.82 ата опубл ван пи"лЯ"Пишепромав рук торскиишевой про матикаф 1 Заявитель признакам путем перемещения контролируемыхобъектов относительно источникасвета с последующим преобразованиемотраженного от объекта светового потокав унифицированный сигнал, управляющийпроцессом сортировки согласно изобретению преобразование отраженного от объекта светового потока ведут путем пространственной оптической фильтрации Фурьеобраза каждого объекта в когерентномоптическом корреляторе с последующимпреобразованием оптического сигналасвертки в сигнал, подаваемый на исполнительный механизм, при атом пространственную оптическую фильтрацию ведут путемполучения нестационарной голограммы срегистрацией на ней структуры поляэлектромагнитного излучения, рассеянногообъектом, восстановления структуры этогополя одновременным или последовательнымсканированием нестационарной голограммыплоской электромагнитной волной под различными углами, пространственной фильтрации восстановленной структуры поля и что пр чес кой 4) СПОСОБ АВТОМА ОДУКЦИИ ПО МОРФО Изобретение относится к сортировке пищевой и сельскохозяйственной продукции с помощью оптических средств.Известен способ автоматической сортировки иэделий путем перемещения конт ролируемых объектов относительно источ ника света с последующим преобразованием отраженного от объекта светового потока в унифицированный сигнал, управляющий процессом сортировки 11 ) .Недостаток такого способа заключается в необходимости строгой ориентации положения контролируемых объектов на транспортере относительно объектива и направления движения, стабилизации скорости перемещения объектов, что не позволяет контролировать объекты с криволинейной формой поверхности, а это снижает точность сортировки.Бель изобретения - повышение точнос 20 т и сортировки,Поставленная цель достигается тем,и осуществлении способа автоматисортировки по морфологическим3 9715преобразования оптического сигнала свертки в электрический сигнал управления.На фиг. 1 изображена функциональнаясхема устройства для реализации способа,например, определения содержания сорныхпримесей в пробе семян подсолнечника;на фиг. 2 схематически изображен блоканализа структуры. электромагнитного поля, рассеянного на объекте,Схема устройства содержит блок 1подготовки пробы семян, состоящий из узлов дозирования и взвешивания, соединенный с блоком 2 первичной очистки семян,выполненным, например, в виде двух вращающихся многогранных сит, на выходекоторых установлен блок 3 формированияструи семян, состоящий, например, из вальцевого питателя, лотка и транспортера, навыходе которого установлен блок 4 анализа и сортировки, содержащий когерентный многоканальный оптический коррелятори рабочий орган исполнительного механизма сортировки, подключенный через усилитель 5 к выходу преобразователя 6, выполненного, например, в виде последовательного соединенных усилителя фототока, соединенного с выходным фотоприемникомкогерентного многоканального оптическогокоррелятора, триггера Шмитта или другогоаналогичного порогового устройства и эле-,мента временной задержки, На выходеблока 4 имеются два отсека, в одном изкоторых установлен блок 7 взвешиваниячистой фракции семян.Кроме того, блок 4 содержит источник358 когерентного света, например оптическийквантовый генератор, связанный, во-первых, посредством узла 9 ввода информации,о морфологических признаках объектов собъектом 10 и с динамичным транспаран 40том 11, во-вторых, с системой считыванияинформации о морфологических признакахобъектов, содержащей узел 12 угловогосканирования динамичного транспаранта,линзу 13 прямого Фурье-преобразования,45в задней фокальной плоскости которой установлена матрица 14 комплексно-сопряженных фильтров, линзу 15 обратногоФурье-преобразования, в задней фокальнойплоскости которой размещен фотоприемник16, и, в третьих, с узлом 17 формирова Ония опорного пучка, используемого на стадии регистрации матрицы комплексно-сопряженных фильтров,При этом узел 9 состоит из оптических элементов формирования нестационарной голограммы беэ разделения: опорногои предметного пучков в плоскости дина;мичного транспаранта, представляющего собой тонкий слой оперативного светочувствительного материала, например. на базе жидких растворов криптоцианиновых красителей или жидкокристаллических систем и т. п. Узел 12 состоит, например, из дефлектора углового сканирования и оптических элементов формирования сканирующего пучка заданнои апертуры,Матрица 14 выполнена на базе светочувствительного материала, на котором предварительно зарегистрированы фурье- образы эталонного объекта. Узел 17 формирования опорного пучка, используемого на стадии регистрации матрицы 14 содержит, например, дефлектор пространственного сканирования и оптические элементы формирования опорного пучка заданной апертуры, а в качестве рабочего органа исполнительного механизма 18 используется, например, силовое поле затопленной струи, управляемое с помощью электромагнитных клапанов, или электростатическое поле коронного разряда.Способ осуществляется следующим образом.При определении, например, содержания сорных примесей в пробе семян подсолнечника блок 1 (фиг. 1) загружается представительной пробой семян, из которой автоматически отбирается заданная часть пробы и взвешивается.При достижении заданного веса пробы дозирование прекращается и доза поступает в блок 2, где происходит отделениекрупной и мелкой фракций сорных примесей.После предварительной очистки семенас соизмеримыми фракциями сорных примесей в блоке 3 формируются в струю сле, 7дующих друг эа другом объектов. Расстояние между последними устанавливается равным или большим максимального габарита объекта. Объекты под действием гравитационных сил в процессе свобопного падения проходят область пространства входного сигнала блока 4,В этой же области располагается рабочий орган механизма 18 по сортировке семян (фиг. 2). Этот механизм по сортировке семян подсолнечника может быть выполнен, например, в виде электродов, в случае применения поля коронного разряда либо в виде затопленной струи, управляемой электропневмоклапаном, при использовании силового поля воздушного потока.При наличии в области пространствавходного сигнала блока 4 (фиг. 1 ) объекта с заданным набором морфологических признаков, например внешней формы, структуры поверхности, характерного рисунка,5 9715и т. д., на выходе этого блока появляетсядискретный электрический сигнал,Величина такого сигнала зависит отстепени отличия набора морфологическихпризнаков анализируемого объекта отэталонного, Минимально необходимая степень отличия набора морфологическихпризнаков анализируемого объекта от эталонного, а следовательно, и точностьсортировки задаются путем установки ве Оличины порога срабатывания преобразователя 6. При срабатывании порогового устройства этого преобразователя на выходеего с заданной временной задержкой, определяемой временем прохождения объекта 15пространства зоны входного сигнала блока 4,образуется электрический импульс заданной длительности и амплитуды.С выхода преобразователя 6 сигналпоступает в усилитель 5, где он усилива Оется до необходимой величины и подаетсяна механизм 18 по сортировке семян,Если рабочим органом механизма 18по сортировке являются электроды, тообъекты с заданными морфологическими 25признаками будут отклоняться от траектории под действием сил поля коронного разряда.Если рабочим органом механизма посортировке является затопленная струя, 3 рто объекты с заданными морфологическимипризнаками отклоняются от траекториисвободного падения под действием силового поля струи воздуха. Управление затопленной, стРуей при этом можно осу- Зшествлять, например, с помощью электропневмопреобразователя, который в своюочередь включается под действием сигнала заданной амплитуды с выхода усилителя 5.10В дальнейшем чистая фракция семяннаправляется в блок 7, где определяетсявесовое количество семян, а затем и содержание сорных примесей в исходной пробе.45При сортировке изделий последние, какправило, перемешаются на ленте транспортера, один из участков которого можетбыть использован в качествеобластипространства входного сигнала блока 4.При этом рабочим органом механизма 18по сортировке может быть например, электрромагнит. Сортировка объектов-изделийпри этом происходит аналогично ранее описанной для семян подсолнечника.ИАнализ морфологических признаковобъектов производится следующим образом.Электромагнитная плоская когерентнаяволна, образованная источником 8 (фиг. 2) 20 бпоступает в узел 9 ввода информации о морфологических признаках объекта 10 и в узел 12.Плоская электромагнитная волна в узле 9. делится на две, одна из которых используется для,освещения объекта 10.В результате рассеяния на пространст венной структуре объекта 10 плоской электромагнитной волны образуется поле, состоящее из дифракционных пучков, в структуре которого содержится достаточная и необходимая информация о внешних морфологических признаках объекта 10,Структура поля, образовавшаяся врезультате рассеяния плоской электромагнитной волны на объекте 10 на выходе узла 9, служит в качестве предметного пучка, который совместно с опорным, являющимся также выходным пучком узла 9 формируют в плоскости транспаранта 11 осевую нестационарную голограмму сфокусированногоизображения.Зарегистрированная в плоскости транспаранта 11 нестационарная голограмма содержит достаточную и необходимую информацию о внешних морфологических признаках объекта 10.Стирание информации, зарегистрированной в плоскости транспаранта 10, производится одновременно с записью, например, за счет теплообмена с окружающей средой, в случае применения жидких Растворов криптоцианиновых красителей или за счет рекомбинации кристаллической структуры, например, в случае применения жидкокристаллических систем.Одновременно с записью нестационарной голограммы производится считывание информации, зарегистрированной на ней.Считывание информации, зарегистрирс ванной в плоскости транспаранта 1 1, производится путем углового сканирования с помощью пучка, образующегося на выходе узла 12.В результате дифракции плоского сканирующего пучка на структуре, зарегистрированной в плоскости транспаранта 11, на выходе последнего образуется оптический сигнал, Фурье-образ которого формируется в задней фокальной плоскости линзы 13, При этом направления дифракционных пучков нулевого порядка совпадают с ссответствующими направлениями сканирующих пучков, а координаты - с центрами комплексно-сопряженных фильтров эталонного объекта, фурье-образ которого предварительно зарегистрирован на матрице 14.Регистрация комплексно-сопряженных фильтров на матрице 14 производится путов относительно источника света с последующим преобразованием отраженного отобъекта светового потока в унифицированный сигнал, управляющий процессом сортировки, отличающийся тем,что, с целью повышения точности сортировки, преобразование отраженного отобъекта светового потока ведут путем пространственной оптической фильтрации фурье-образа каждого объекта в когерентном оптическом корреляторе с последующимпреобразованием оптического сигнала свертный механизм, при этом пространственнуюоптическую фильтрацию ведут путем получения нестационарной голограммы с регистрацией на ней структуры поля электромагнитного излучения, рассеянного объектом,восстановления структуры этого поля одновременным или последовательным сканированием нестационарной голограммы плоской электромагнитной волной под различными углами, пространственной фильтрации восстановленной структуры поля ипреобразования оптического сигнала свертки в электрический сигнал управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 439323, кл. В 07 Г 5/10, 1972. 7 9715 тем установки в качестве объекта 10 эталонного объекта с заданными внешними морфологическими признаками, регистрации пространственной структуры его в плоскости транспаранта 11 в соответствии с ранее рассмотренным, установки сканирующего пучка под заданным углом к плоскос- ти этого транспаранта и прямого фурье- преобразования оптического сигнала с выхода транспаранта 11, Образовавшийся 1 о в результате прямого фурье-преобразования пучок в задней фокальной плоскости линзы 13 в плоскости матрицы 14 сформирует фурье-образ эталонного объекта, Координаты дифракционного пучка нулево го порядка Фурье-образа эталонного объек. та непосредственным образом связаны с углом наклона пучка, сканирующего транспарант 11. Для регистрации фазы дифракционных пучков, формирующих фурье-образ ро, эталонного объекта, служит опорный пучок, образующийся на выходе узла 17. На вход последнего при этом поступает плоская волна от источника 8.Каждому направлению пучка на выхо Б де узла 12 углового сканирования транспаранта 1 1 соответствует заданное пространственное положение пучка на выходе узла 17, Угол наклона последнего к плоскости матрицы 14 для всех положений при этом одинаков.Количество направлений сканирующего пучка и, следовательно, количество комплексно-сопряженных фильтров в матрице 14 опеределяются минимально допустимым числом положений в пространстве объекта, диапазоном изменения его масштаба и т. д. Пучок на выходе узла 17 используется только на стадии регистрации Фурье-образа эталонного объекта, т, е. на стадии ре гистрации матрицы 14. Б рабочем режиме, например на стадии анализа морфологических признаков объекта, этот пучок отключается, например, путем установки соот- ветствующего потенциала управления дефлектором пространственного сканирования узла 17.Таким образом в результате пространственной фильтрации Фурье-образа объекта, полученного в виде оптического сигнала, с фурье-образом эталонного объекта, зарегистрированного на матрице 14 в виде комплексно-сопряженных фильтров, при совпадении структуры по крайней мере одного из них со структурой поля Фурье-образа объекта после интегрирования ре;зультата перемно 55 жения спектров рассматриваемых сигналов с помощью линзы 15 в задней фокальной плоскости последней получают оптический 20 8 сигнал свертки и оптический сигнал корреляции.Координаты сигнала свертки определяются в зависимости от угла наклона опорного пучка на выходе узла 17, используемого впроцессе регистрации матрицы 14. Координаты оптического сигналакорреляции зависят также и от угла наклона сканирующего транспарант 11 пучка.Поэтому в задней фокальной плоскости.линзы 15 в точке с координатами, соответствующими координатам сигнала. свертки, располагается центр светочувствительной площадки фотоприемника 16 и, следовательно, наличие сигнала на выходе этого фотоприемника будет свидетельствовать о наличии анализируемого объекта с заданными морфологическими признаками.Использование предлагаемого способа автоматической сортировки продукции по морфологическим свойствам позволит повысить точность сортировки и производительность технологического оборудованияпри упрощении конструкции автоматического сортируюшего устройства.Формула изобретенияСпособ автоматической сортировки продукции по морфологическим признакампутем перемещения контролируемых объекки в сигнал, подаваемый на исполнительВНИИПИ Заказ 880 Тираж 636 Подписифилиал ППП фПатвн